CZ297145B6 - Zpusob prizpusobení vzdálenosti elektrod jiskriste v elektrohydraulických systémech s rázovou vlnou - Google Patents

Abstract

Resení se týká zpusobu prizpusobení vzdálenosti elektrod (7, 11) jiskriste (2) v elektrohydraulických systémech s rázovou vlnou. Zjistuje se vybíjecíkrivka jiskriste (2), tato se porovnává s pozadovanými hodnotami vybíjecí krivky a podle zjistené odchylky se automaticky koriguje vzdálenost elektrod (7, 11) jiskriste (2). Resení se rovnez týká zpusobu prizpusobení vzdálenosti elektrod (7, 11) jiskriste (2) pro vytvárení rázových vln nabíjecímu napetí kondenzátoru (12). Merí se prubeh napetí nabíjecí a vybíjecí krivky kondenzátoru (12), tento se porovnává s pozadovanou nabíjecí a vybíjecí krivkou a podle zjistené odchylky se automaticky koriguje vzdálenost elektrod (7, 11) jiskriste (2), takze výboj pres jiskrovou dráhu (13) nastává pri maximálním napetí vysokonapetového kondenzátoru (12).

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu přizpůsobení vzdálenosti elektrod jiskřiště v elektrohydraulických systémech s rázovou vlnou. Vynález se dále týká způsobu přizpůsobení vzdálenosti elektrod jiskřiště pro vytváření rázových vln nabíjecímu napětí kondenzátoru.

Dosavadní stav techniky

Z dokumentu DE-PS-23 51 247 je znám přístroj pro bezdotykovou destrukci konkrementů, například ledvinových kamenů, v tělech živých tvorů, u kterého se k vytváření rázových vln používá jiskrový výboj pod vodou. Výboj probíhá na jiskřišti, které je uspořádáno v ohnisku reflektoru - dokumenty DE-PS-2 635 635, DE-OS-2 418 631, EP-0 124 686.

K regulaci energie rázové vlny se v těchto systémech mění velikost nabíjecího napětí kondenzátoru, který se vybíjí. Podle vyššího nebo nižšího napětí vznikají silnější nebo slabší jiskry a tím se mění tlak rázové vlny a velikost terapeuticky účinného ohniska a tím v konečném důsledku také aplikovaná energie rázové vlny. V těchto systémech nelze napětí libovolně zvyšovat a následně opět snižovat, aniž by nebyla zapotřebí výměna jiskřiště, protože vzdálenost elektrod má pro průběh vybíjení rozhodující význam. Čím větší je vzdálenost elektrod, tím vyšší je také potřebné minimální napětí pro spuštění jiskrového výboje. Protože tyto systémy používají jiskřiště s pevně nastavenou vzdálenosti elektrod a protože vzdálenost elektrod se v důsledku známého opalování elektrod za provozu zvětšuje, je jiskřiště v průběhu provozu funkceschopné jen při zvyšujícím se napětí, takže rázové vlny s nízkou celkovou energii nebo nižšími tlaky jsou opět možné teprve po výměně jiskřiště. Životnost jiskřišť je proto malá. Jestliže se naproti tomu pro vyšší napětí použije méně opotřebené jiskřiště, to jest jiskřiště s menší vzdáleností elektrod, zůstane nevyužita větší část uložené primární energie. Část energie způsobí průraz okolního prostředí a transformuje se na akustickou energii, zbytek se pak přemění na tepelnou energii a nezúčastní se vytváření rázové vlny.

Dále jsou známa jiskřiště, u kterých lze opalovaní kompenzovat dostavováním elektrod, čímž se kompenzují výše uvedené nedostatky - viz dokumenty EP-0-349 915, EP-C242 237. Tato jiskřiště však mají nevýhodu spočívající v tom, že se musejí dostavovat manuálně nebo je lze dostavit pouze v jednom směru viz dokument EP-C 242 237.

Úkolem vynálezu je nalezení způsobu pro automatické přizpůsobení vzdálenosti elektrod zvolenému napětí a dosáhnout takto při terapeutické aplikaci toho, že po celou dobu životnosti jiskřiště lze provádět s libovolnou četností výboje s vyšším nebo nižším napětím.

Podstata vynálezu

Princip vynálezu spočívá v tom, že se přímo měří regulovaná veličina, to jest hodnota napětí a průběh napětí ke spuštění jiskry, a na základě zjištěné odchylky od požadované hodnoty této veličiny se elektrody jiskřiště nastavují na takovou hodnotu, která dovoluje optimální využití uložené energie při její přeměně v rázovou vlnu.

Podle význakové části nároku 1 se měří vybíjecí křivka jiskřiště a porovnává se s požadovanými hodnotami vybíjecí křivky. Při správné justáži vzdálenosti elektrod jiskřiště vykazuje měřený signál vybíjecí křivky určitý typický průběh. Jestliže je vzdálenost hrotů elektrod příliš velká,

-1 CZ 297145 B6 nedojde na jiskřišti k úplnému výboji a měřený signál se odchyluje od typického průběhu. Jestliže je vzdálenost hrotů elektrod příliš malá, odchyluje se měřený signál od typického průběhu opět, protože přeskok jiskry je touto malou vzdáleností usnadněn. Cílem vynálezu je justovat vzdálenost elektrod tak, aby měřený signál vybíjecí křivky odpovídal typickému průběhu optimálního výboje. Podle vynálezu se toho dosahuje tím, že signál měřené vybíjecí křivky se porovnává s požadovanými hodnotami vybíjecí křivky a podle zjištěné odchylky se automaticky koriguje vzdálenost elektrod jiskřiště.

Podle význakové části nároku 4 se měří napěťový průběh nabíjecí a vybíjecí křivky kondenzátoru, porovnává se s požadovanou nabíjecí a vybíjecí křivkou a podle zjištěné odchylky se automaticky koriguje vzdálenost elektrod jiskřiště. Způsob podle nároku 4 předpokládá, že vybíjení vysokonapěťového kondenzátoru neprobíhá jako obvykle přímo přes jiskřiště, nýbrž přes další kondenzátor, který se opět vybitím sebe sama při maximálním nabití vybíjí přes jiskřiště. Podle obr. 3 je napětí na kondenzátoru C2 určeno dvěma procesy. Kondenzátor C2 se nabíjí jednak přes tlumivku LI z kondenzátoru Cl, zároveň je však kondenzátor C2 vybíjen svodem přes jiskřiště. Vzdálenost hrotů elektrod podvodního jiskřiště se podle vynálezu automaticky justuje v závislosti na napětí na kondenzátoru C2 a stavu elektrod. Toto při správném justování vede k samočinnému vybití vysokonapěťového kondenzátoru C2 přes paralelně k němu připojené podvodní jiskřiště při maximálním nabití. Je-li vzdálenost hrotů elektrod příliš malá, dojde k výboji přes podvodní jiskřiště dříve, než vysokonapěťový kondenzátor C2 dosáhne svého předem zvoleného nabití. Je-li vzdálenost hrotů elektrod příliš velká, dojde přes podvodní jiskřiště pouze k částečnému vybití poté, kdy se překročilo maximální nabití vysokonapěťového kondenzátoru C2 a svodem přes odpor vody se část náboje opět ztratila, popřípadě nedojde k žádnému výboji. V obou případech je uložená energie využita jen neúplně. Úkolem vynálezu je, aby se nezávisle na zvoleném nabíjecím napětí dosáhlo vybití vysokonapěťového kondenzátoru C2 při maximálním nabití. Dosahuje se toho tím, že se měří napěťový průběh nabíjecí křivky vysokonapěťového kondenzátoru C2, porovnává se s požadovanou nabíjecí křivkou a vzdálenost elektrod jiskřiště se automaticky koriguje podle zjištěné odchylky, takže výboj přes jiskřiště proběhne při maximálním nabití vysokonapěťového kondenzátoru. Odchylka od požadované nabíjecí křivky se zjišťuje pomocí vyhodnocovacího obvodu, který pak podle výsledku vyhodnocení dává regulačnímu orgánu signál k provedení korektury.

Jeden z možných způsobů zjišťování odchylky vybíjecí křivky od požadované vybíjecí křivky je popsán na základě vyhodnocovacího obvodu, který je předmětem závislých nároků. Na obr. 3 při přípustné toleranci vybíjecího napětí znamená Umax nejvyšší a tudíž žádoucí vybíjecí napětí a Umiň nejnižší přípustné napětí při zohlednění stavu nabití kondenzátoru, jakož i stavu vybití v důsledku svodu mezi elektrodami. Jestliže výboj proběhne při U < Umiň, rozpozná vyhodnocovací obvod, zda se přitom jedná o nedostatečné nabití nebo o zpětný pokles napětí v důsledku svodu. Po vyhodnocení signalizuje vyhodnocovací obvod regulačnímu orgánu provedení korektury. Tohoto se dosáhne tak, že k transformovanému signálu nabíjecího napětí vysokonapěťového kondenzátoru se přičítá 50 % záporného referenčního napětí - viz obr. la). Integrací této křivky ve tvaru poloviny sinusovky a následným invertováním se získá výstupní signál, jehož strmě spadající bok se porovnává s horní a spodní referenční hodnotou viz obr. lb). Tyto referenční hodnoty leží poblíž průchodu výstupního signálu nulou. Jestliže vybití vysokonapěťového kondenzátoru proběhne poblíž maxima nabíjecí křivky, nachází se výstupní signál mezi horní a spodní referenční hodnotou - viz obr. 1c). Dojde-li k vybití předtím než se dosáhlo maximálního nabití vysokonapěťového kondenzátoru a nachází-li se výstupní signál nad horní referenční hodnotou, je toto statisticky podchyceno. Vzdálenost elektrod se musí při vícenásobně se opakujícím výskytu této situace zvětšit. Dojde-li k vybití poté, co bylo dosaženo maximálního nabití vysokonapěťového kondenzátoru, popřípadě nedojde-li k žádnému vybití a výstupní signál se nachází pod spodní referenční hodnotou, je toto statisticky podchyceno. Vzdálenost elektrod se musí při vícenásobně se opakujícím výskytu této situace zmenšit.

-2CZ 297145 B6

Další provedení způsobu spočívá v tom, že vyhodnocování vybíjecí a nabíjecí křivky vysokonapěťového kondenzátoru se kombinuje se statistickým podchycením počtu a napětí jednotlivých impulzů. Opotřebení elektrod se pak zjišťuje statisticky na základě počtu a napětí získávaných impulzů. Výsledek statistického vyhodnocení se využije k automatickému korigování elektrod.

Přehled obrázků na výkresech

Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho provedení, které jsou popsány na základě připojených výkresů, které znázorňují:

- na obr. Ia časový průběh referenčního napětí;

- na obr. lb časový průběh výstupního signálu;

- na obr. lc výsledek porovnávání z obr. lb;

- na obr. 2 konstrukce zařízení k provádění způsobu podle vynálezu; a

- na obr. 3 časové průběhy napětí na jednotlivých prvcích zařízení.

Příklady provedení vynálezu

Zařízení k provádění předmětného způsobu sestává z půlelipsoidu 1, podvodního jiskřiště 2, motoru 3 s převodem 4, elektronické vyhodnocovací jednotky 5 a vysokonapěťového kondenzátoru 12, který je spojen s vnitřním vodičem 6 a vnějším vodičem 9 jiskřiště 2. Konstrukce zařízení podle vynálezu je znázorněna na obr. 2. Podvodní jiskřiště 2, které sestává z pohyblivého vnitřního vodiče 6 s elektrodou 7, izolátoru 8 a vnějšího vodiče 9 s klecí 10 a nehybnou elektrodou 11, lze zasunout do půlelipsoidu 1. Pohyblivý vnitřní vodič 6 je přes převod 4 spojen s motorem 3, který je ovládán regulační elektronikou. Při příliš malé nebo velké vzdálenosti elektrod 7, 11, to jest jiskrové dráze 13, je vnitřní vodič 6 posouván podle vynálezu dopředu nebo zpět.

Výhodnost tohoto způsobu spočívá v možnosti měnit po celou dobu životnosti elektrod 7, 11 při již použitých elektrodách 7, 11 v průběhu ošetření libovolně energii rázové vlny, aniž by se jiskřiště 2 muselo vyměňovat nebo ručně nastavovat. Dosáhne se tak prodloužení životnosti jiskřiště 2 a optimalizuje se využití elektrohydraulického zařízení pro vytváření rázových vln při aplikacích, například v ortopedii, při kterých se působí zčásti velmi vysokými a zčásti velmi malými energiemi rázové vlny a tlaky. Vynález kromě toho umožňuje trvale produkovat rázové vlny s konstantní energií. Vynález také vede k optimálnímu využití primární energie, čímž se zvyšuje účinnost.

-3CZ 297145 B6

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (3)

1. Způsob přizpůsobení vzdálenosti elektrod (7, 11) jiskřiště (2) v elektrohydraulických systémech s rázovou vlnou, vyznačující se tím, že se zjišťuje vybíjecí křivkajiskřiště (2), tato se porovnává s požadovanými hodnotami vybíjecí křivky a podle zjištěné odchylky se automaticky koriguje vzdálenost elektrod (7, 11) jiskřiště (2).

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že měřený průběh vybíjecího napětí se transformuje na signál a od tohoto transformovaného signálu se odečítá 50 % referenčního napětí odvozeného od požadované nabíjecí křivky a integrací této křivky ve tvaru poloviny sinusovky a následným invertováním se vytváří výstupní signál, jehož strmě spadající bok se porovnává s referenčními hodnotami a při odpovídajícím poklesu pod referenční hodnoty nebo překročení referenčních hodnot se přizpůsobuje vzdálenost elektrod (7,11).

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se statisticky zjišťuje počet a napětí výbojů a z těchto hodnot se vypočte faktor pro nastavení, kterým se pomocí elektromechanického nebo hydraulického pohonu (3, 4) automaticky korigují vzdálenosti elektrod (7, 11).

4. Způsob přizpůsobení vzdálenosti elektrod (7, 11) jiskřiště (2) pro vytváření rázových vln nabíjecímu napětí kondenzátoru (12), vyznačující se tím, že se měří průběh napětí nabíjecí a vybíjecí křivky kondenzátoru (12), tento se porovnává s požadovanou nabíjecí a vybíjecí křivkou a podle zjištěné odchylky se automaticky koriguje vzdálenost elektrod (7, 11) jiskřiště (2), takže výboj přes jiskrovou dráhu (13) nastává při maximálním napětí vysokonapěťového kondenzátoru (12).

5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že měřený průběh vybíjecího napětí se transformuje na signál a od tohoto transformovaného signálu se odečítá 50 % referenčního napětí odvozeného od požadované nabíjecí křivky a integrací této křivky ve tvaru poloviny sinusovky a následným invertováním se vytváří výstupní signál, jehož strmě spadající bok se porovnává s referenčními hodnotami a při odpovídajícím poklesu pod referenční hodnoty nebo překročení referenčních hodnot se přizpůsobuje vzdálenost elektrod (7, 11).

6. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že se statisticky zjišťuje počet a napětí výbojů a z těchto hodnot se vypočte faktor pro nastavení, kterým se pomocí elektromechanického nebo hydraulického pohonu (3, 4) automaticky korigují vzdálenosti elektrod (7, 11).

3 výkresy